Proteção de Sistemas Elétricos SIEMENS

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Direitos Reservados: 
Virtus Consultoria e Serviços S/C Ltda. 
Autor: 
Paulo Koiti Maezono 
Total de Páginas 
108 
 
 
j.X0
Circuito Equivalente
de Sequência Zero
3i0
i0
i0
i0
i0
i0 i0
a
b
c
N1.i0 = N1.i0
N1
N1
3i0
 
 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS 
 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANFORMADOR DE POTÊNCIA EM DERIVAÇÃO 
 E PROTEÇÃO EM CABINE PRIMÁRIA 
 
 
 
 
Edição 1 - 2003 
 
 
 
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS – TRANSFORMADORES E CABINES Introdução e índice 2 de 108
 
SOBRE O AUTOR 
 
 
 
 
Eng. Paulo Koiti Maezono 
 
 
Formação 
 
Graduado em engenharia elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo em 1969. Mestre 
em Engenharia em 1978, pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá, com os créditos obtidos em 1974 
através do Power Technology Course do P.T.I – em Schenectady, USA. Estágio em Sistemas Digitais de 
Supervisão, Controle e Proteção em 1997, na Toshiba Co. e EPDC – Electric Power Development Co. de 
Tokyo – Japão. 
 
 
Engenharia Elétrica 
 
Foi empregado da CESP – Companhia Energética de São Paulo no período de 1970 a 1997, com 
atividades de operação e manutenção nas áreas de Proteção de Sistemas Elétricos, Supervisão e 
Automação de Subestações, Supervisão e Controle de Centros de Operação e Medição de Controle e 
Faturamento. Participou de atividades de grupos de trabalho do ex GCOI, na área de proteção, com ênfase 
em análise de perturbações e metodologias estatísticas de avaliação de desempenho. 
 
Atualmente é consultor e sócio gerente da Virtus Consultoria e Serviços S/C Ltda. em São Paulo – SP. A 
Virtus tem como clientes empresas concessionárias no Brasil e na Colômbia, empresas projetistas na área 
de Transmissão de Energia, fabricantes e fornecedores de sistemas de proteção, controle e supervisão, 
Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas da Escola Politécnica da Universidade de 
São Paulo, CEDIS – Instituto Presbiteriano Mackenzie. 
 
 
Área Acadêmica 
 
Foi professor na Escola de Engenharia e na Faculdade de Tecnologia da Universidade Presbiteriana 
Mackenzie no período de 1972 a 1987. É colaborador na área de educação continuada da mesma 
universidade, de 1972 até a presente data. 
 
É colaborador do Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas da EPUSP – Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo, desde 1999 até o presente, com participação no atendimento a 
projetos especiais da Aneel, Eletrobrás e Concessionárias de Serviços de Eletricidade. 
 
 
 
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS – TRANSFORMADORES E CABINES Introdução e índice 3 de 108
 
INDICE 
 
 
1. SISTEMAS INDUSTRIAIS.....................................................................................................................................6 
1.1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................................................6 
1.2 ALTA TENSÃO................................................................................................................................................6 
1.3 MÉDIA TENSÃO .............................................................................................................................................7 
1.3.1 Painéis de Média Tensão ..............................................................................................................................8 
1.3.2 Cabines de Entrada e Medição .....................................................................................................................9 
1.4 CONTEXTO....................................................................................................................................................10 
1.4.1 Proteção de Transformadores de Potência.................................................................................................10 
1.4.2 Proteção de “Cabines Primárias”..............................................................................................................10 
1.5 ATERRAMENTO DE SISTEMA ...................................................................................................................11 
1.5.1 Sistema Isolado ...........................................................................................................................................11 
1.5.2 Sistema Aterrado por Resistência ...............................................................................................................12 
1.5.3 Sistema Aterrado por Reatância .................................................................................................................12 
1.5.4 Sistema Solidamente Aterrado ....................................................................................................................13 
1.5.5 Métodos de Aterramento de um Sistema Isolado ........................................................................................13 
2. INTRODUÇÃO A TRANSFORMADORES .......................................................................................................15 
2.1 IMPEDÂNCIA PERCENTUAL .....................................................................................................................15 
2.2 POLARIDADE................................................................................................................................................19 
2.3 CONEXÃO TRIÂNGULO – ESTRELA DE TRANSFORMADOR TRIFÁSICO OU DE BANCO DE 
TRANSFORMADORES..............................................................................................................................................20 
3. FUNÇÕES DE PROTEÇÃO.................................................................................................................................23 
3.1 FUNÇÃO DIFERENCIAL..............................................................................................................................24 
3.1.1 Finalidade e Enfoque ..................................................................................................................................24 
3.1.2 Princípios e Requisitos da Proteção Diferencial ........................................................................................24 
3.1.3 Tipos Básicos de Função Diferencial .........................................................................................................25 
3.1.4 Proteção de Transformador (87T) – Conexões e Polaridades....................................................................28 
3.1.5 Corrente de Magnetização Transitória e a Proteção Diferencial de Transformador.................................33 
3.1.6 Sobrefluxo no núcleo do transformador devido a sobretensão ...................................................................35 
3.1.7 Configurações de Barras e Alternativas de uso de TC’s.............................................................................36 
3.1.8 Diretrizes de Ajustes para Proteção Diferencial de Transformador ..........................................................39 
3.2 FUNÇÃO TERRA RESTRITA .......................................................................................................................42 
3.2.1 Finalidade e Enfoque ..................................................................................................................................42 
3.2.2 Conexões e Polaridades ..............................................................................................................................42 
3.2.3 Princípios Utilizados...................................................................................................................................45 
3.2.4 Diretrizes de Ajustes para Proteção Terra Restrita....................................................................................463.3 FUNÇÃO DE CORRENTE DE FUGA PARA TANQUE ISOLADO ............................................................47 
3.3.1 Finalidade e Enfoque ..................................................................................................................................47 
3.3.2 Conexões .....................................................................................................................................................48 
3.4 FUNÇÃO DE SOBRECORRENTE................................................................................................................48 
3.4.1 Finalidade e Enfoque ..................................................................................................................................48 
3.4.2 Relés de Sobrecorrente e Características ...................................................................................................48 
3.4.3 Funções de Sobrecorrente em Relés Digitais..............................................................................................51 
3.4.4 Conexão dos TC’s – Proteção Convencional..............................................................................................52 
3.4.5 Conexão dos TC’s – Proteção Digital ........................................................................................................53 
3.4.6 TC de Neutro – Corrente de Terra no Neutro.............................................................................................54 
3.4.7 Condições de Atuação para a Função de Sobrecorrente............................................................................55 
3.4.8 Sensibilidade das Funções de Sobrecorrente de Fase e de Terra...............................................................56 
3.4.9 Diretrizes de Ajustes para Transformadores de Potência em Derivação ..................................................56 
 
 
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS – TRANSFORMADORES E CABINES Introdução e índice 4 de 108
 
3.5 FUNÇÃO DE SEQUÊNCIA NEGATIVA......................................................................................................62 
3.5.1 Objetivo.......................................................................................................................................................62 
3.5.2 Utilização para Transformador ..................................................................................................................63 
3.5.3 Diretrizes de Ajustes para a Função...........................................................................................................63 
3.6 FUNÇÃO DE SOBRECARGA TÉRMICA ....................................................................................................64 
3.6.1 Relés Térmicos de Tecnologia Eletromecânica ..........................................................................................64 
3.6.2 Modernas Proteções Digitais......................................................................................................................65 
3.6.3 Exemplo: Proteções Siemens ......................................................................................................................65 
3.7 FUNÇÃO “COLD LOAD PICKUP”...............................................................................................................69 
4. FILOSOFIA DE PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA................................................71 
4.1 ÁREA DE ABRANGÊNCIA DA PROTEÇÃO DIFERENCIAL ...................................................................71 
4.1.1 Proteção Ampla...........................................................................................................................................71 
4.1.2 Proteção Curta............................................................................................................................................71 
4.2 ESQUEMAS COM RELÉS CONVENCIONAIS ELETROMECÂNICOS OU ESTÁTICOS .......................71 
4.2.1 Para Transformadores em Geral ................................................................................................................71 
4.2.2 Para Sistemas de Extra Alta Tensão ...........................................................................................................72 
4.3 ESQUEMAS COM RELÉS DIGITAIS...........................................................................................................72 
4.3.1 Para Transformadores em Geral ................................................................................................................72 
4.3.2 Funções e Facilidades Adicionais em Relés Digitais..................................................................................74 
5. PROTEÇÃO POR RELÉS E DISJUNTOR EM PAINÉL DE MT...................................................................75 
5.1 FUNÇÃO DE SOBRECORRENTE................................................................................................................75 
5.1.1 Finalidade e Enfoque ..................................................................................................................................75 
5.1.2 Relés de Sobrecorrente e Características ...................................................................................................75 
5.1.3 Funções de Sobrecorrente em Relés Digitais..............................................................................................75 
5.1.4 Conexão dos TC’s – Proteção Convencional..............................................................................................75 
5.1.5 Conexão dos TC’s – Proteção Digital ........................................................................................................75 
5.1.6 Condições para a Função de Sobrecorrente de Fase .................................................................................76 
5.1.7 Condições para a Função de Sobrecorrente de Terra em Sistema Solidamente Aterrado. ........................76 
5.1.8 Condição para a Função de Sobrecorrente de Terra em Sistema Aterrado por Resistência .....................77 
5.2 FUNÇÃO DE SEQUÊNCIA NEGATIVA......................................................................................................78 
5.3 FUNÇÃO DE SOBRECARGA TÉRMICA ....................................................................................................78 
5.4 FUNÇÃO 59N DE TENSÃO RESIDUAL PARA SISTEMAS ISOLADOS OU ATERRADOS ATRAVÉS 
DE ALTA IMPEDÂNCIA............................................................................................................................................79 
5.5 ESQUEMAS PROTEÇÃO..............................................................................................................................80 
5.5.1 Circuito com Transformadores de Força e Iluminação..............................................................................80 
5.5.2 Motores e Geradores...................................................................................................................................80 
6. EXEMPLO DE AJUSTES E SELELTIVIDADE PARA TRANSFORMADOR EM DERIVAÇÃO ............81 
6.1 DADOS DO TRANSFORMADOR E DA SUBESTAÇÃO............................................................................81 
6.2 DADOS DA PROTEÇÃO...............................................................................................................................82 
6.3 CÁLCULO DE CURTO-CIRCUITO..............................................................................................................83 
6.3.1 Valores de Impedâncias do Sistema que Alimenta a Subestação................................................................83 
6.3.2 Cálculo da Impedância (Reatância) do Transformador .............................................................................83 
6.3.3 Cálculo do Curto Circuito Fase-Terra no Lado 13,8 kV do Transformador ..............................................846.3.4 Cálculo do Curto Circuito Trifásico no Lado 13,8 kV do Transformador..................................................87 
6.4 CONFIGURAÇÃO DAS FUNÇÕES - RELÉ 7UT612...................................................................................88 
6.5 DADOS DO SISTEMA - RELÉ 7UT612 ........................................................................................................90 
6.6 FUNÇÃO DIFERENCIAL – RELÉ 7UT612 ..................................................................................................91 
6.6.1 Taps de Corrente.........................................................................................................................................91 
6.6.2 Parametrização da Função Diferencial......................................................................................................91 
6.6.3 Corrente Diferencial (Operação) Mínima – Pickup (I-DIFF>) .................................................................92 
6.6.4 Slope 1.........................................................................................................................................................92 
6.6.5 Slope 2.........................................................................................................................................................93 
6.6.6 Add-on Stabilization....................................................................................................................................94 
 
 
PROTEÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS – TRANSFORMADORES E CABINES Introdução e índice 5 de 108
 
6.6.7 Pickup de Corrente sem Restrição (I-DIFF>>) .........................................................................................94 
6.6.8 Bloqueio por Harmônicas ...........................................................................................................................94 
6.7 FUNÇÃO REF DO ENROLAMENTO ESTRELA DA BT (RELÉ 7UT612) ..................................................95 
6.8 SOBRECORRENTE DE FASE E TERRA DO LADO BT (RELÉ 7UT612) ...................................................95 
6.8.1 Sobrecorrente de Fase 50/51F....................................................................................................................95 
6.8.2 Sobrecorrente de Terra 50/51N ..................................................................................................................98 
6.9 SOBRECORRENTE DE TERRA DO LADO NEUTRO DA BT (RELÉ 7UT612)........................................100 
6.10 SEQUENCIA NEGATIVA DO LADO BT (RELÉ 7UT612) .........................................................................102 
6.11 CONFIGURAÇÃO DAS FUNÇÕES - RELÉ 7SJ61 ....................................................................................103 
6.12 DADOS DO SISTEMA - RELÉ 7SJ612........................................................................................................104 
6.13 SOBRECORRENTE DE FASE E DE TERRA DO LADO AT (RELÉ 7SJ61)...............................................105 
6.13.1 Sobrecorrente de Fase 50/51F..............................................................................................................105 
6.13.2 Sobrecorrente de Terra 50/51N ............................................................................................................107 
6.14 SEQUÊNCIA NEGATIVA DO LADO AT (RELÉ 7SJ61) ............................................................................108 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 6 de 108
 
1. SISTEMAS INDUSTRIAIS 
1.1 INTRODUÇÃO 
Níveis de Tensão podem ser classificados em: 
- Alta Tensão (AT) com valores entre 69 kV e 230 kV, inclusive. 
- Média Tensão (MT) com valores entre 1 kV e 36,3 kV, inclusive. 
- Baixa Tensão (BT) com valores até 1 kV exclusive. 
Sistemas elétricos industriais podem ser, para fins de estudo, ser classificados em grandes, 
médios ou pequenos. A tabela a seguir mostra um sumário das características: 
Tamanho Tensão de 
Fornecimento 
Tarifas 
Subgrupos 
Referência: Resolução 
ANEEL 456/2000 
Níveis de Tensão 
Típicos de Operação 
Grande AT A1 – 230 kV 
A2 – 88 e 138 kV 
A3 – 69 kV 
69 kV, 88 kV, 139 kV 
e 230 kV 
Médio AT e MT A2 – 88 e 138 kV 
A3 – 69 kV 
A3a – 30 kV a 44 kV 
A4 – 2,3 a 25 kV 
AS < 2,3 kV sistema 
subterrâneo 
4,16 kV, 6,6 kV, 13,8 
kV, 23 kV e 34,5 kV 
Pequeno MT e BT A3a – 30 kV a 44 kV 
A4 – 2,3 a 25 kV 
AS < 2,3 kV sistema 
subterrâneo 
220 V, 380 V, 440 V 
 
1.2 ALTA TENSÃO 
A alimentação em AT implica em menor custo da energia e melhor qualidade e confiabilidade 
de suprimento. É utilizada, em geral, pelas áreas de Alumínio, Siderurgia, Papel e celulose e 
Petroquímica. 
Vários tipos de subestações são utilizados em AT: convencionais, compactas, blindadas em 
SF6 e móveis: 
- A convencional é a mais utilizada no Brasil, pois é a de menor curso, dependendo do 
locar – mas exige maior área. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 7 de 108
 
- As compactas são construídas na vertical, ocupando menos espaço horizontal. 
- As blindadas em SF6 (GIS) têm tamanho reduzido, com menor manutenção mas com alto 
custo de implantação. 
Os equipamentos e sistemas principais em AT são: transformadores de potência, disjuntores, 
seccionadoras, pára-raios de potência, transformadores de instrumentos, sistemas de 
supervisão e controle (incluindo medição) e sistemas proteção. Equipamentos de serviço 
auxiliar também podem ser classificados como um conjunto principal. 
1.3 MÉDIA TENSÃO 
A alimentação em MT implica em menor custo de aquisição da energia com relação à baixa 
tensão. 
As tensões de operação típicas são aquelas mostradas na tabela anterior e são, tipicamente, 
associados às seguintes áreas: 
kV Áreas Típicas 
4,16 Mineração, química, petroquímica, papel e celulose e saneamento 
básico. 
6,6 Cimento. 
13,8 Indústria e distribuição. 
22 e 23 Ferrovia e distribuição 
34,5 Alumínio, papel e celulose, grandes edifícios, distribuição. 
Os equipamentos principais em MT são: disjuntores, contatores, seccionadoras, cabos, 
bancos de capacitores, transformadores de força, transformadores de instrumentos, sistemas 
de proteção e controle, sistemas de proteção (inclusive fusível). Além, evidentemente, 
motores e geradores de MT. 
Os contatores de MT são muito usados para motores de MT. A tabela a seguir compara 
disjuntor com contator: 
 Disjuntor Contator Observação 
Tamanho Maior Menor 
10.000 interrupções a 
I Nominal 
Exemplos: 100.000 a 350 
A, 300.000 a 250 A 
 
Durabilidade 
10.000 a 25.000 
operações 
100.000 operações 
Proteção Por relés Fusíveis (para CC) 
Relés (para sobrecarga) 
Fusíveis são 
limitados para 
proteção 
Preço Maior Menor 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 8 de 108
 
As instalações principais de comando, controle e proteção em MT são: 
- Painéis de MT 
- Cabines de entrada e medição. 
1.3.1 Painéis de Média Tensão 
Os painéis de MT que eventualmente são chamados de “cabines de MT”, podem ser 
classificados em: 
ƒ Blindados (“metal clad”) 
As partes condutoras são totalmente envoltas em compartimento metálico. São 
caracterizados por: 
(1) O dispositivo principal de chaveamento e de interrupção é removível, da posição 
conectada para desconectada e vice versa, e equipado com dispositivos primários 
e secundários de auto alinhamento e auto acoplamento. 
(2) As partes principais dos circuitos primários, isto é, chaveamento, interrupção e 
transformador de força, são completamente envolvidas por barreiras metálicas 
aterradas, sem nenhuma abertura intencional entre os compartimentos. Em 
especial uma barreira metálica na frente ou como parte do equipamentode 
interrupção para assegurar que, na posição conectada, nenhuma parte primária é 
exposta ao se abrir uma porta. 
(3) Todas as partes energizadas são envolvidas totalmente em compartimentos 
metálicos aterrados. 
(4) Barramentos condutores primários são envolvidos, em toda sua extensão, por 
material isolante. 
(5) Intertravamentos mecânicos para manobras apropriadas e seguras. 
(6) Instrumentos, medidores, relés de proteção e dispositivos de controle e sua fiação 
são isolados por barreiras metálicas aterradas de todos os circuitos primários, com 
exceção de curtos trechos de conexão com transformadores de instrumentos. 
(7) A porta através do qual o equipamento de interrupção é inserido / conectado, pode 
servir como painel para instrumento ou relé e pode também permitir acesso ao 
compartimento com partes secundárias 
São classificados em: 
− Convencionais 
√ Disjuntores sempre extraíveis. Guilhotinas metálicas aterradas 
− Centros de Controle de Motores 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 9 de 108
 
√ Contatores extraíveis. Guilhotinas metálicas aterradas 
− Resistentes a Arco Interno. 
√ Segurança na operação e da instalação. Dimensões reduzidas. Complexos 
− Isolados a gás SF6 (GIS). 
√ Segurança na operação e da instalação. Dimensões reduzidas. Complexos 
√ Exige sistema de controle e supervisão do SF6. 
ƒ Não Blindados (“metal enclosed”) 
Montagem em painel metálico, envolvida por todos os lados e parte superior por 
chapas metálicas (exceto em pontos de ventilação e de inspeção), constituído de 
dispositivos de chaveamento e de interrupção e conexões. Pode incluir sistemas 
secundários de controle e proteção. O acesso ao interior é feito por portas ou 
dispositivos removíveis. 
São classificados em: 
− Sem compartimentação (ex.: cubículo com seccionadora). 
− Compartimentados (ex.: cubículo com disjuntor extraível) 
ƒ Convencionais 
ƒ Compactos 
− RMU (“Ring Main Unit”) – para redes em anel com terminações desconectáveis. 
ƒ Painéis de Uso Externo 
√ Não são muito utilizados, atualmente. 
√ Se resumem a religadores ou cubículos típicos e cabines blindadas de algumas 
concessionárias. 
1.3.2 Cabines de Entrada e Medição 
Há os seguintes tipos para cabines de entrada e medição: 
ƒ Em Alvenaria 
− Compartimentos para Transformador de Força, Transformadores de instrumentos, 
Seccionadora, Disjuntor, Proteção do Transformador. 
√ Baixo custo (relativo). Grande área ocupada. Baixo nível de segurança. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 10 de 108
 
√ Geralmente utiliza relés primários (bobinas ou eletrônicos). O uso de relés 
secundários é eventual. 
ƒ Com Painéis Convencionais 
− Compartimentos para Transformador de Força, Transformadores de instrumentos, 
Seccionadora, Disjuntor, Proteção do Transformador. 
√ Maior oferta. Grande área ocupada. 
√ Menor custo com relação aos compactos. 
√ Melhor nível de segurança com relação à Alvenaria. 
ƒ Com Painéis Compactos 
− Compartimentos para Transformador de Força, Transformadores de instrumentos, 
Seccionadora, Disjuntor, Proteção do Transformador. 
√ Menor área ocupada (1/3 com relação à Alvenaria). 
√ Baixa manutenção. 
√ Segurança de operação. 
1.4 CONTEXTO 
É dentro desse contexto que localizamos os assuntos desta publicação. 
1.4.1 Proteção de Transformadores de Potência 
É a proteção por relés e disjuntores de Transformadores de Potência em derivação. Isto é, 
transformadores em subestações de AT que alimentam sistemas industriais. 
Neste caso, as proteções estão geralmente constituídas em Painéis de Proteção que 
podem ou não ser integradas a Controle e Medição. 
1.4.2 Proteção de “Cabines Primárias” 
Apesar da terminologia simplificada como “cabine primária”, é a descrição genérica do 
sistema de proteção por relés e disjuntores incorporados em Painéis de MT (blindados ou 
não) alimentando motores ou transformadores MT/BT através de cabos. Também são 
considerados os Painéis de MT relacionados a geradores. 
Na presente apostila, será feita uma descrição da proteção genérica incorporada a Painel 
de MT suprindo energia para transformadores como cargas primárias. 
Para painéis de MT conectados diretamente a motores e geradores, há apostilas 
separadas para proteção de Motores e de Geradores. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 11 de 108
 
1.5 ATERRAMENTO DE SISTEMA 
Mostra-se neste item os tipos mais usados de aterramento utilizados em sistemas industrias. 
Inclui-se também o caso de sistema isolado. 
1.5.1 Sistema Isolado 
É um sistema onde não há ponto de terra através de neutro. Neste caso, quando uma fase 
vai à terra (curto-circuito), a única corrente que aparece é decorrente de capacitâncias do 
sistema (geralmente de cabos) que pode variar de miliampères a poucos ampères. 
A carga é sempre ligada entre fases, fazendo uso da tensão de linha. A carga não é 
interrompida quando uma das fases de um sistema isolado vai a terra. 
A figura a seguir ilustra um sistema isolado com curto circuito fase-terra: 
Fonte Sistema Isolado
Corrente de Terra
devido Capacitâncias
VB
VA
VC
VB
VA = 0
VC
VB VC
VA
Operação Normal CC Fase-Terra
 
Figura 1.01 – Sistema Isolado. Curto-circuito de uma fase à terra. 
Nestas condições, são mantidas inalteradas as tensões de linha (fase-fase), não havendo 
diferença para a carga ligada. Mas, há deslocamento do neutro, como mostrado. 
As tensões Fase – Neutro sofrem alterações. As fases não afetadas têm seu valor 
aumentado em 3 vezes. Portanto, para a especificação de isolação fase – neutro de 
sistema isolado adota-se a tensão de linha. 
A corrente que surge é decorrente dos campos elétricos existentes, expressos através das 
respectivas capacitâncias à terra. Geralmente, um relé de proteção não detecta essa 
corrente, quando é pequena demais. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 12 de 108
 
1.5.2 Sistema Aterrado por Resistência 
É um sistema onde se provê ponto de terra através de neutro, para que haja corrente de 
terra quando de curto-circuito fase-terra, viabilizando o uso de proteção de sobrecorrente. 
Em sistemas industriais é comum o uso de resistências para aterramento, limitando a 
corrente numa faixa entre 5 e 20% da corrente de curto-circuito trifásico desse mesmo 
sistema. Usado em sistemas industriais de média tensão. 
Neste caso, quando uma fase vai à terra (curto-circuito), aparecem não apenas as 
decorrentes de capacitâncias do sistema, como também devido ao aterramento, como 
mostra a figura a seguir: 
Fonte
Sistema Aterrado por Resistência
VB
VA
VC
VB
VA = 0
VC
VB VC
VA
Operação Normal CC Fase-Terra
 
Figura 1.02 – Sistema Aterrado por Resistência. Curto-circuito de uma fase à terra. 
As tensões de linha (fase-fase) e de fase (fase-neutro) são alteradas. Há deslocamento do 
neutro, como mostrado, menor que o caso de sistema isolado. 
A corrente que tem condição de acionar uma função de sobrecorrente para fins de 
proteção. 
1.5.3 Sistema Aterrado por Reatância 
Há também sistemas que são aterrados através de reatâncias moderadas, mas é mais 
usado em BT – Baixa Tensão. 
A reatância para aterramento em MT – Média Tensão para limitar a corrente de terra não 
é, geralmente, utilizada devido a problemas de transitórios de tensão que podem ser muito 
altos. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 13 de 108
 
1.5.4 Sistema Solidamente Aterrado 
É um sistema onde se provê ponto de terra através de neutro solidamente aterrado, para 
que haja plena corrente de terra quando de curto-circuito fase-terra, viabilizando aindamais o uso de proteção de sobrecorrente. 
Utilizado, geralmente, em sistemas de distribuição de energia elétrica, com longas 
extensões onde a corrente de terra é essencial para detectar falta à terra. 
A figura a seguir mostra o caso: 
Fonte
Sistema Solidadmente Aterrado
VB
VA
VC
VB
VA = 0
VC
VB
VC
Operação Normal CC Fase-Terra
VA
 
Figura 1.03 – Sistema Solidamente Aterrado. Curto-circuito de uma fase à terra. 
Neste caso, se o curto-circuito é rígido, não há deslocamento de neutro. A corrente de terra 
será a máxima possível para a configuração, limitada pelas impedâncias do sistema 
elétrico e dos equipamentos no caminho da corrente. 
1.5.5 Métodos de Aterramento de um Sistema Isolado 
As vezes o transformador supridor tem conexão delta no lado da carga, configurando um 
sistema isolado, mas pode-se desejar que haja fonte de terra no sistema para viabilizar 
proteção para faltas a terra. 
Será visto, posteriormente, que num sistema isolado, pode-se detectar uma falta fase-terra 
com muita facilidade, mas não se pode detectar com facilidade o local da ocorrência dessa 
falta. Assim sendo o aterramento pode-se tornar necessário. 
Há, basicamente, dois modos de fornecer ponto de terra para um sistema: 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Sistemas Industriais 14 de 108
 
ƒ Através do uso de um transformador de aterramento, com enrolamento em estrela 
aterrada (por resistência) conectada na barra, com secundário em delta para permitir 
compensação de ampères-espiras para correntes de terra. 
ƒ Através do uso de um transformador ZigZag. 
As figuras a seguir ilustram esses métodos. 
Fonte
Sistema aterrado por resistência
VB
VC
VA
Transformador de
Aterramento
 
Figura 1.04 – Método de Aterramento usando Transformador de Aterramento. 
Fonte
Sistema aterrado por resistência
VB
VC
VA
Transformador
ZigZag
 
Figura 1.05 – Método de Aterramento usando Transformador ZigZag. 
 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 15 de 108
 
2. INTRODUÇÃO A TRANSFORMADORES 
2.1 IMPEDÂNCIA PERCENTUAL 
A impedância de um transformador de potência (> 5000 kVA) pode ser representada apenas 
por uma reatância indutiva, desprezando as perdas e desprezando o ramo de magnetização. 
Do modelo abaixo: 
R1 j X1 R2 j X2
R p j Xm
N1:N2
Ideal
V1 V2
e1 e2
iperda imag
I1
I2
iexc+I1
 
Figura 2.01 – Modelo Matemático de Transformador 
São desprezadas: 
 
R1 = que representa as perdas por calor no enrolamento 1 
R2 = que representa as perdas por calor no enrolamento 2 
Rp = que representa as perdas por calor no núcleo 
E considerada Xm = ∞ (corrente de magnetização desprezível). 
São levadas em consideração as reatâncias: 
j.X1 = que representa o fluxo disperso no enrolamento primário 
j.X2 = que representa o fluxo disperso no enrolamento secundário 
Pode-se ter então uma representação Simplificada: 
j (X1+[N1/N2]
2.X2)
N1:N2
Ideal 
Figura 2.02 – Circuito Equivalente Simplificado, visto do Lado Primário 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 16 de 108
 
 
Ou, visto do outro lado: 
j (X2+[N2/N1]
2.X1)
N1:N2
Ideal 
Figura 2.03 – Circuito Equivalente Simplificado, visto do Lado Secundário 
Ensaio de curto-circuito 
As reatâncias indicadas anteriormente podem ser medidas através do ensaio de curto-
circuito como o mostrado na figura a seguir. 
TRAFO TRIFÁSICO
CURTO-
CIRCUITO
Icc2Icc1
FONTE
TRIFÁSICA
 
Figura 2.04 – Ensaio de curto-circuito em transformador trifásico 
 
Neste ensaio, aplica-se uma tensão Vcc1 para que se tenha corrente nominal do 
transformador, isto é: 
 Icc1 = Inom 1 e Icc2 = Inom 2 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 17 de 108
 
j (X1+[N1/N2]2.X2)
N1:N2
Ideal
Icc1 Icc2 Curto-
circuitoVcc1
 
Figura 2.05 – Ensaio de curto-circuito pelo lado primário 
Xcc1 = [X1 + (N1/N2)2.X2] = 1
3
1
Inom
Vcc
 ohms (visto do lado 1) 
Caso o ensaio de curto-circuito seja feito pelo outro lado do Transformador, teríamos: 
j (X2+[N2/N1] 2.X1 )
N1:N2
Ideal
Icc1 Icc2Curto-circuito Vcc2
 
Figura 2.06 – Ensaio de curto-circuito pelo lado secundário 
Xcc2 = [X2 + (N2/N1)2.X1] = 2
3
2
Inom
Vcc
 ohms (visto do lado 2) 
 
Valor Percentual da Reatância 
Nota-se que os valores Xcc1 e Xcc2 são valores em ohms, numericamente diferentes. 
Ambos representam a impedância de dispersão total do transformador, referidos a lados 
diferentes. 
Para se evitar dois valores, a impedância do transformador é indicada em valor 
PERCENTUAL (%). Este valor (%) é único para o transformador de dois enrolamentos, 
independente do lado. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 18 de 108
 
Todo valor percentual tem como referência uma BASE. Neste caso, esta base dever ter a 
dimensão de impedância (ohms). Para um transformador, toma-se como BASE seus 
valores nominais. Assim, 
Zbase = kVnominal
2 / MVAnominal (ohms) 
Zbase(lado1) = kV1
2/MVAnominal = [ (Vnom1 / 3 ) / Inom1] 
Zbase(lado2) = kV2
2/MVAnominal = [ (Vnom2 / 3 ) / Inom2] 
 
E os valores Xcc1 e Xcc2 podem ser calculados, agora, com relação às respectivas bases: 
Xcc1 (%) = [ Xcc1 (ohms) / Zbase1 ] x 100 % 
Xcc2 (%) = [ Xcc2 (ohms) / Zbase2 ] x 100 % 
Pode-se provar que: 
 Xcc1 (%) = Xcc2 (%) valor percentual da impedância do transformador. 
 
( )
1
31)1/2(
10011/2
1
31
1001
1
100)(1(%)1
2
2
Inom
VnomxNN
xxXccNN
Inom
Vnom
xXcc
Zbase
xohmsXccXcc === = 
 (%)2
3.2/2
1002
1.3).2/1(
1).1/2(
1002 Xcc
InomVnom
xXcc
InomNN
VnomNN
xXcc === 
 
Diagrama de Impedância do Transformador em p.u. 
Finalmente, como Xcc1 (%) = Xcc2 (%), pode-se representar um transformador de dois 
enrolamentos através da sua impedância percentual (ou p.u. = % / 100): 
j X (% ou pu)
 
Figura 2.07 – Circuito Equivalente de Transformador de Potência de Dois Enrolamentos 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 19 de 108
 
O modelo vale para transformadores de potência. 
Para transformadores de menor potência (transformadores industriais e de distribuição), 
não se pode desprezar o valor da resistência. Então, o modelo será: 
R (pu ou %) j X (pu ou %)
 
Figura 2.08 – Circuito Equivalente de Transformador de Distribuição de Dois Enrolamentos 
 
2.2 POLARIDADE 
É a marcação (uma marca ou uma identificação padronizada) que mostra a referência 
(modo de enrolar) daquele enrolamento. Por exemplo: 
 H1
H2
Y1
Y2
 
Figura 2.09 – Exemplos de identificação de polaridades 
 
Considerando uma condição de carga, se a corrente em um dado instante entra pela 
polaridade do enrolamento do lado da fonte, nesse mesmo instante a corrente do 
enrolamento do lado da carga estará saindo pela polaridade. É a tradução prática do 
conceito visto de compensação de ampères - espiras. 
Quando num transformador, não se conhece (ou se deseja confirmar) as polaridades dos 
enrolamentos, se faz o teste da polaridade: 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 20 de 108
 
 
V
V1 V2 
Transformador
sob ensaio
 
Figura 2.10 – Esquema básico de teste de polaridade 
 
Na figura acima, o voltímetro pode indicar o resultado de V1 + V2 ou o resultado de V1 – V2, 
e assim pode-se determinar as polaridades: 
 Transformador 
sob ensaio Transformador sob ensaio 
V1 V2
Polaridade 
“aditiva” 
Polaridade 
“subtrativa” 
V1 V2
 
Figura 2.11– Resultados possíveis do teste de polaridade 
 
2.3 CONEXÃO TRIÂNGULO – ESTRELA DE TRANSFORMADOR TRIFÁSICO OU DE BANCO 
DE TRANSFORMADORES 
Exemplo com defasamento de + 30 graus, com o lado estrela adiantado com relação ao 
lado delta (conexão Dy11 ou Yd1). Fisicamente as fases são conectadas conforme a figura 
a seguir. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 21 de 108
 
A
B
C
a
c
b
A
B
C
b = (B - A)
a = (A - C)
c = (C - B)
Esquematicamente:
 
Figura 2.12 – Conexão estrela - triângulo 
 
Com base nas conexões físicas mostradas, pode-se compor o diagrama vetorial das 
tensões de linha de ambos os lados: 
A
B
C
a
b
c
+30o
 
Figura 2.13 – Vetores de tensões de linha para conexão estrela - triângulo 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Introdução a Transformadores 22 de 108
 
O mesmo transformador, com outras indicações de fases no lado triângulo, mantendo as 
indicações no lado estrela, permitiria outras possibilidades de defasamento, conforme 
mostra a tabela e figura a seguir: 
Alternativa Defasamento (Lado Estrela com relação ao Lado Delta 
1 (a-c) + 30 graus 
2 + 150 graus 
3 - 90 graus 
 
A
B
C
a
b
c
a
b
c
a
b
c
Alternativa
123
 
Figura 2.14 – Alternativas de identificação do lado delta 
 
Mudando a conexão para – 30 graus, ao invés dos + 30 graus mostrados, haveria três 
outras possibilidades de defasamento, como mostrado a seguir: 
Alternativa invertendo o Delta Defasamento (Lado Estrela com relação ao Lado Delta
1 - 30 graus 
2 - 150 graus 
3 + 90 graus 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 23 de 108
 
3. FUNÇÕES DE PROTEÇÃO 
Transformadores de potência possuem as chamadas proteções intrínsecas, que vêm 
configuradas de fábrica. A configuração pode variar com o fabricante e a potência, mas em 
geral incluem: 
• Relés Buchholz para cada tanque. 
• Imagem térmica para cada tanque. 
• Termômetros para cada enrolamento. 
• Termômetros de óleo para cada tanque. 
• Nível de óleo para cada tanque de expansão. 
• Sensor de ruptura da membrana / bolsa de cada tanque de expansão 
Comutadores de Transformadores 
• Termômetros de óleo. 
• Sensores de pressão. 
Não é objetivo deste curso a apresentação dessas proteções intrínsecas. 
Por outro lado, existem as chamadas proteções por relés que atuam sobre disjuntores. 
Utilizam-se proteções que podem ser configuradas conforme filosofia e esquema de proteção 
desejada. As funções de proteção relacionadas com a proteção de transformadores e 
reatores estão mostradas nos itens seguintes. 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 24 de 108
 
3.1 FUNÇÃO DIFERENCIAL 
3.1.1 Finalidade e Enfoque 
Uma proteção diferencial ou uma função diferencial tem a finalidade de detectar curto-
circuito na sua área de supervisão, área essa que fica entre os TC’s que adquirem as 
correntes medidas pela proteção, e prover imediato desligamento do equipamento 
protegido quando da atuação. 
Essa proteção é inerentemente seletiva, isto é, a seletividade é obtida pela própria 
concepção e não através de temporizações ou graduações de corrente. Assim sendo, seu 
tempo de atuação pode e deve ser o menor possível, sem temporização intencional. 
A proteção diferencial não tem a finalidade de detectar faltas internas insipientes, do tipo 
“arcing faults”, que podem ocorrer no transformador. Essas faltas são detectadas por 
algumas das proteções intrínsecas do equipamento, mas em geral são detectadas por 
técnicas de manutenção preditiva (análise periódica de óleo mineral isolante). 
3.1.2 Princípios e Requisitos da Proteção Diferencial 
Como o próprio nome indica, seu princípio de funcionamento baseia-se na comparação 
entre grandezas (ou composição de grandezas) que entram no circuito protegido e 
grandezas de mesma natureza que saem do circuito protegido. 
Equipamento, Máquina, Barra
ou Circuito Protegido
Grandezas ou
composição de
grandezas que
ENTRAM
Grandezas ou
composição de
grandezas que SAEM
Função
DIFERENCIAL
Comparação das Grandezas segundo
critério estabelecido pelo princípio de
medição
Dentro de uma mesma SE:
- Cabos de cobre
- Fibra óptica
Entre Subestações:
- OPLAT
- Microondas (rádio)
- Fibra óptica / dielétrico
- Fio Piloto
- OPGW 
Figura 3.01 – Princípio da Proteção Diferencial 
No caso de se apurar diferença entre grandezas comparadas, descontando-se os aspectos 
esperados das condições de contorno como erros de TC´s, defasamentos angulares e 
diferenças de potencial entre os lados comparados, pode-se concluir quanto à existência 
de anormalidade no componente protegido. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 25 de 108
 
A função DIFERENCIAL é utilizada na proteção de transformadores, equipamentos de 
compensação reativa, máquinas rotativas, sistemas de barramentos, cabos e linhas de 
transmissão. 
Requisitos de uma Proteção Diferencial 
Os seguintes são os requisitos básicos de qualquer proteção diferencial: 
• Deve considerar os efeitos de erros de precisão nos TC’s e TC’s auxiliares utilizados 
para conexão da proteção. 
• Deve manter a estabilidade (não atuar) para curto-circuito externo à área protegida, 
mesmo com saturação de TC. 
• Deve manter a estabilidade para correntes de magnetização transitória (energização) 
quanto aplica a transformadores de potência. 
• Deve ter rápida atuação para curto-circuito interno, mesmo para aquelas faltas de 
baixa corrente. 
3.1.3 Tipos Básicos de Função Diferencial 
Dois tipos de proteção diferencial são, geralmente, utilizados para proteção de 
transformadores de potência e reatores em derivação, para sistemas elétricos de potência: 
Diferencial Percentual 
O chamado princípio “diferencial percentual” tem a finalidade de permitir uma proteção 
sensível para curtos-circuitos internos à área protegida, apresentando, ao mesmo tempo, 
uma boa estabilidade para curtos-circuitos externos, mesmo com erros de transformação 
nos TC’s (em condição de curto pode chegar a 10% cada TC para correntes elevadas) e 
até com certo grau de saturação de TC. O princípio está ilustrado na figura a seguir: 
Carga ou
Curto Externo
Equipamento ou
Área Protegida
IA IB
ID
BA IIstrição +=Re
( )∑ += BA IIOperação
rr
o 2
BA IIou
+=
 
Figura 3.02 – Diferencial Percentual 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 26 de 108
 
Por exemplo num relé eletromecânico, as correntes |IA| + |IB| nas bobinas de restrição (r) 
tendem a RESTRINGIR a atuação do relé. A corrente diferencial (IA + IB) pela bobina de 
operação (o) tende a OPERAR o relé e é ajustado num valor percentual com relação à 
restrição. 
Para um curto externo, com grande corrente diferencial, a restrição também seria grande, 
com o valor percentual da corrente diferencial não atingindo o valor de atuação. Para um 
curto interno, a restrição continuaria grande, mas percentualmente a corrente diferencial 
seria grande, e a proteção atuaria. 
Esse princípio que era tradicionalmente implementado para as proteções eletromecânicas 
e estáticas, continua sendo implementado também para as proteções de tecnologia digital. 
IRESTR
IOPER = IDIFER
ID MÍNIMA
Área de
Restrição
Área de
Operação
Tecnologia Convencional
ID MÍNIMA
Área de
Restrição
Área de
Operação
Tecnologia Digital
BA II +
|||| BA II +
 
Figura 3.03 – Característica da Proteção Diferencial Percentual 
Num relé digital, compara-se através de algoritmos, a soma dos módulos da corrente 
como grandeza de restrição e o módulo dasoma das correntes como grandeza diferencial. 
Muitas implementações podem ser feitas através dos algoritmos e filtragens, buscando 
sempre a estabilidade para curtos externos e sensibilidade para curtos internos ao 
equipamento protegido. Numa proteção digital também é possível alterar a inclinação da 
característica percentual para correntes maiores, permitindo maior sensibilidade para 
correntes menores (menos erro nos TC’s). 
As proteções das séries 7UT51 e 7UT61 têm funções baseadas no princípio percentual. 
 
Diferencial de Alta Impedância 
A chamada proteção de “alta impedância” é indicada para barras e equipamentos com 
TC’s onde não há transformação de tensão. É aplicada onde há possibilidade de saturação 
completa de TC e se deseja, mesmo assim, estabilidade da proteção diferencial para curto-
circuito externo à área protegida. 
Seu princípio de funcionamento se baseia nas seguintes premissas: 
• Quando um TC está totalmente saturado, o seu circuito secundário pode ser 
representado por um valor resistivo, sem imposição de corrente pelo seu lado primário. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 27 de 108
 
• A corrente diferencial resultante da situação percorre o circuito diferencial e também o 
circuito secundário desse TC saturado. 
Nessas condições, haveria uma divisão de corrente, em circuitos resistivos. A figura a 
seguir ilustra o mencionado: 
Secundário
de TC
totalmente
Saturado
R do
secundário
do TC
∆V
R Ajustável
ID
EXEMPLO 1
EXEMPLO 2
∆V
ID
Secundário
de TC
totalmente
Saturado
R do
secundário
do TC
Divisor de
corrente
CURTO
EXTERNO
R Ajustável
 
Figura 3.04 – Princípio da Proteção de Alta Impedância 
Instala-se uma resistência ajustável no circuito diferencial, de modo que a tensão através 
desse circuito diferencial (resistência + relé) tenha um determinado valor para um TC 
totalmente saturado como mostrado na figura. 
Se a proteção for ajustada para operar com valor > ∆V, então ela será estável para curto 
externo, mesmo com um TC totalmente saturado. Para ajuste dessa proteção há 
necessidade de se conhecer: 
• Valor das resistências dos cabos secundários dos TC’s até a proteção (adota-se a 
maior resistência). 
• Valor da resistência do secundário do TC (valor de fábrica). 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 28 de 108
 
Para curto interno à área protegida, a possibilidade de saturação de TC é pequena. Então 
haverá grande corrente diferencial e a tensão será sempre maior que o ∆V ajustado. 
O circuito diferencial é mostrado na figura a seguir: 
R
RAJUSTÁVEL
Relé
RLIMITADORA
Não Linear
 
Figura 3.05 – Circuito Diferencial de Alta Impedância 
A finalidade da resistência não linear, em paralelo com o circuito diferencial, é proteger o 
circuito quando de elevadas tensões (∆V) para curtos internos ao circuito protegido, 
limitando a tensão através do circuito. Nem sempre é necessária. 
Esse tipo de proteção é muito utilizado para proteção de barras e também de reatores ou 
para proteção de enrolamentos (restrita a terra). 
A proteção 7UT612 permite a utilização desse princípio de alta impedância através de uma 
entrada de corrente (I8), função essa que pode ser utilizada concomitantemente com a 
função diferencial percentual. 
3.1.4 Proteção de Transformador (87T) – Conexões e Polaridades 
Para a proteção de transformadores de potência utiliza-se, basicamente, a proteção 
diferencial percentual (para transformadores ≥ 5.000 kVA). 
É o caso específico onde se comparam correntes medidas em níveis de tensão diferentes 
e com defasamentos introduzidos pelo tipo de conexão do transformador protegido. 
Portanto as correntes devem ser devidamente condicionadas antes da medição da 
diferença entre as correntes de um lado e do outro. 
Os seguintes aspectos devem ser considerados: 
a) As correntes primárias em ambos os lados do transformador são inversamente 
proporcionais aos respectivos níveis de tensão. 
b) Uma conexão estrela - triângulo introduz defasamento (geralmente) de + 30º ou – 30º 
entre as tensões do lado primário e do lado secundário. 
Utiliza-se TC’s acrescidos ou não de TC’s auxiliares com relações de transformação 
diferentes e escolhidas de tal modo que compensem a relação de transformação do 
transformador. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 29 de 108
 
Utilizam-se conexões de TC’s ou de TC’s auxiliares que compensem o defasamento 
introduzido pelo tipo de conexão do transformador protegido. 
Área Protegida 
A área protegida é determinada pelos TC’s que alimentam a proteção diferencial: 
• Proteção Diferencial Ampla – alimentada por TC’s de pedestal externos ao 
transformador. 
A área de proteção engloba o transformador em si, chaves seccionadoras e conexões 
externas até os TC’s. 
• Proteção Diferencial Curta – alimentada por TC’s das buchas do transformador 
protegido. 
A área de proteção engloba apenas o transformador em si. 
Estabilidade para Carga e para Curto-circuito Trifásico Externo 
A figura a seguir mostra um exemplo de conexão de proteção diferencial para um 
transformador de potência Delta / Estrela Aterrada, que leva em consideração o 
mencionado, analisado para o caso de carga normal ou curto-circuito trifásico externo. 
a
b
c
a
b
c
A = (a-c)
B = (b-a)
C = (c-b)
- 30o
0o
Proteção
Diferencial
abc
abc
A = (a-c)
B = (b-a)
C = (c-b)
A = (a-c)
B = (b-a)
C = (c-b)
Carga Normal
ou
Curto-Circuito
Trifásico
Externo
Proteção
Estável
Tranformador de Potência
TC's Auxiliares
Corrige
Defasamento e
acerta o módulo
TC's Lado BTC's Lado A
 
Figura 3.06 – Correção de Modulo e de Ângulo antes da medição pela Proteção Diferencial 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 30 de 108
 
Para condição de carga normal ou curto circuito trifásico externo, as correntes que entram 
e saem da proteção diferencial (em cada fase) necessitam ser iguais entre si, em módulo e 
ângulo. 
Os TC’s auxiliares corrigem o defasamento angular da corrente do lado B. Tanto os TC’s 
principais como os TC’s auxiliares têm relações de transformação escolhidas de tal modo 
que o relé compara correntes iguais em condição normal de operação. 
Nestas condições o relé é estável para carga e para curto-circuito trifásico externo à zona 
de proteção. Note que a zona de proteção da proteção diferencial é delimitada pelos TC’s 
principais. Qualquer curto-circuito dentro da zona de proteção implicará em atuação da 
proteção diferencial. 
Confirma-se que a proteção diferencial é inerentemente seletiva, uma vez que a 
seletividade depende apenas da localização da falta, se dentro ou fora da área de proteção 
diferencial. 
Caso de Relés Digitais 
Os relés de proteção de transformadores de tecnologia digital possuem função diferencial 
(87T), que realizam, para cada entrada de corrente, a emulação dos TC’s auxiliares, o que 
permite adequar as conexões (estrela – delta ou estrela – estrela) e corrigir as relações de 
transformação. Isto é feito digitalmente, não havendo mais necessidade de dispositivos 
físicos. A vantagem é a grande flexibilidade, precisão (evita erros que podiam chegar a 
10%) e economia. 
A figura a seguir mostra um exemplo de conexão para o relé 7UT612 para transformador 
Delta / Estrela Aterrada: 
 
Figura 3.07 Exemplo de Conexão para relé 7UT612 para transformador delta / estrela aterrada 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 31 de 108
 
Observa-se que os TC’s estão conectados em estrela aterrada e não há TC’s auxiliares. A 
parametrização da proteção permite que sejam informados todosos dados da conexão 
para que a proteção efetue, digitalmente, todas as adequações conforme conceito já 
mostrado. 
As proteções das séries 7UT51 e 7UT61 têm, adicionalmente, circuito de estabilização 
para caso de saturação de TC’s para curtos-circuitos externos, denominados “Add-on 
Stabilization”. Através de detectores de saturação de TC’s, essas proteções alteram 
dinamicamente a característica percentual no período em que há saturação, permitindo 
estabilidade para curtos externos mesmo com TC saturado. 
 
Estabilidade para Curto-circuito Fase-Terra Externo 
A figura a seguir mostra o mesmo transformador, com as mesmas conexões, analisado 
para o caso de um curto circuito fase-terra externo. Sendo a falta externa à área protegida, 
a proteção deve permanecer estável. 
a
b
c
a
b
c
Proteção
Diferencial
abc
abc
Curto-Circuito
Fase-Terra
Externo
Proteção
Estável
Tranformador de Potência
TC's Lado BTC's Lado A
 
Figura 3.08 – TC’s Auxiliares reproduzem no lado secundário o 
 defasamento do transformador protegido 
Observa-se que os TC’s auxiliares estão com polaridades e conexões exatamente 
iguais aos do Transformador de Potência protegido. Isso permite que, quando de um 
curto circuito fase-terra externo, a proteção diferencial tenha correntes iguais, em módulo e 
ângulo, sendo comparadas. 
 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 32 de 108
 
 
Bloqueio para Corrente de Seqüência Zero 
O uso de TC’s auxiliares no lado secundário com polaridades e conexões exatamente 
iguais ao do transformador de potência protegido permite a estabilidade para qualquer tipo 
de curto-circuito externo. 
Essa providência pode ter um outro tipo de compreensão, quando se analisa a situação 
de um curto circuito fase-terra, externo, em termos de componentes simétricas. 
O mesmo caso anterior pode ser representado através de componentes simétricas como 
mostra a figura seguinte: 
a
b
c
a
b
c
Proteção
Diferencial
ab
abc
0 + -
0+
-
0
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
+ -
+
-
+
-
+
-
+
-
0
+
-
0
+
-
0
+ -
0
+-
Tem Seq.
Zero
Não tem
Seq. Zero
Tem Seq.
Zero
Não tem
Seq. Zero
Não tem
Seq. Zero
 
Figura 3.09 – A Conexão Delta dos TC’s Auxiliares Bloqueia a Seqüência Zero 
Observa-se em termos de componentes simétricos que, da mesma maneira que ocorre 
para o transformador de potência, a conexão Delta nos TC’s auxiliares é um circuito 
aberto para a componente de corrente de seqüência zero. 
No transformador de potência não há corrente de seqüência Zero do lado externo ao delta. 
Assim, as correntes que chegam na proteção diferencial através dos TC’s do lado A não 
possuem componente de seqüência zero. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 33 de 108
 
Portanto, deve haver um Delta nos TC’s do lado B do transformador, seja nos TC’s 
principais ou nos TC’s auxiliares (como na figura), para que não chegue corrente de 
seqüência zero na proteção diferencial pelo lado B – caso contrário, não haveria 
estabilidade para a proteção diferencial para curtos à terra externos ao transformador. 
Regra Prática: 
• No lado Delta do Transformador de Potência, os TC’s devem ser conectados em 
estrela aterrada. 
• No lado Estrela Aterrada do Transformador de Potência: Tem que haver uma conexão 
Delta no circuito dos TC’s. 
Regra Prática: 
• Seja através dos TC’s principais ou através dos TC’s auxiliares, deve-se representar no 
circuito dos TC’s (lado secundário – cablagem) a mesma conexão com as mesmas 
polaridades do Transformador de Potência protegido (lado primário – potência). 
Proteções Digitais 
Para relés de tecnologia digital, todo esse bloqueio é feito digitalmente, de modo que 
grandezas equivalentes de ambos os lados sejam comparadas na função diferencial. 
Como já mencionado, basta que sejam informados todos os dados da instalação para que 
a proteção faça a necessária adequação. 
3.1.5 Corrente de Magnetização Transitória e a Proteção Diferencial de Transformador 
É um fenômeno transitório para acomodação do campo magnético no núcleo do 
transformador, da condição estável “antes” para a condição estável “depois”. Surgem altas 
correntes de magnetização quando da energização, com intensidades diferentes nas três 
fases. 
Há elevada corrente de magnetização transitória (“inrush”) no lado da energização, sem 
respectiva corrente nos demais enrolamentos. 
Duas causas devem ser consideradas para o fenômeno do “inrush”: 
• O aparecimento da componente DC devido a chaveamento de circuito indutivo. 
• A existência de fluxo remanente no núcleo do transformador. 
Se a fase for fechada quando teoricamente a corrente está passando por zero, não há 
deslocamento DC para esta fase, sendo que a forma de onda da corrente de magnetização 
segue seu curso normal. Se, entretanto, o fechamento da fase é fora deste instante, 
ocorrerá deslocamento da corrente no eixo vertical para acomodar a situação. Isto é, 
aparece componente DC. E o deslocamento do eixo da corrente pode levar a saturação 
do núcleo 
Adicionalmente, o núcleo do transformador possui um Fluxo Residual que é o fluxo que 
permanece (“imantado”) quando a corrente de magnetização vai a zero, quando da 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 34 de 108
 
desenergização. Quando da nova energização, ocorre também acomodação da densidade 
de fluxo B, partindo do fluxo residual. 
Então, o aparecimento da componente DC associado à acomodação do fluxo devido ao 
fluxo residual faz com que haja intensa corrente de magnetização transitória, cuja forma de 
onda típica é mostrada na figura a seguir. 
 
Figura 3.10 – Característica da corrente de magnetização transitória 
Para a proteção diferencial de tecnologia digital, principalmente a componente de 2ª. 
harmônica pode ser detectada e medida, sendo utilizadas tanto para bloqueio da função 
diferencial (“bloqueio por harmônicas”) ou para reforço no circuito de restrição da proteção 
diferencial percentual (“restrição por harmônicas”), dependendo do modelo ou fabricante 
do relé. A corrente de segunda harmônica varia entre 50 e 70% da corrente 
fundamental nos primeiros 1 a 7 ciclos após a energização, com sua intensidade 
diminuindo ao longo do tempo juntamente com a intensidade da fundamental. Também a 
componente de 4ª. harmônica pode ser utilizada para tanto, o que depende de cada 
fabricante / modelo de relé digital. 
Numa Proteção Diferencial 
Uma proteção diferencial de transformador de potência deve, portanto: 
• Não atuar para a corrente de magnetização transitória, cujo valor de pico pode 
ultrapassar 8 x I nominal. 
• Manter a sensibilidade para detectar curto-circuito mesmo durante a energização do 
transformador. 
Para atendimento desses requisitos, a proteção ou a função deve possuir circuitos ou 
algoritmos adequados. 
Relés eletromecânicos ou estáticos 
Nesses relés, os circuitos são implementados para que houvesse filtragem da corrente 
medida, no sentido de separar, na medida do possível e no limite da tecnologia existente, a 
corrente fundamental (60 Hz) das correntes de frequência elevada. As correntes filtradas 
de frequência elevada eram aproveitadas para restringirem a atuação da proteção 
diferencial percentual, reforçando o circuito de restrição do principio percentual. A corrente 
fundamental era levada ao circuito de operação (diferencial). 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 35 de 108
 
Relés de tecnologia digital 
Nos modernos relés digitais, a tecnologia de filtragem, tanto das harmônicas como da 
componente DC, já é bastante desenvolvida. Geralmente as componentesde 2ª. e 4ª. 
harmônicas são utilizadas para restringir ou bloquear a atuação da função diferencial nos 
ciclos iniciais da magnetização transitória. 
Restrição por harmônica: a corrente harmônica, filtrada, pode ser parametrizada para 
contribuir para a restrição, reforçando a corrente mostrada no eixo horizontal da Figura 
3.03 anterior (princípio percentual). 
Bloqueio por harmônica: a corrente harmônica, filtrada é detectada a partir de certo valor 
ajustado. Na detecção, a proteção pode ser parametrizada para bloquear a atuação da 
proteção diferencial percentual naquela fase. Há opção também para “bloqueio cruzado”, 
isto é, a detecção de harmônica em uma fase pode ser utilizada para bloquear todas as 
fases, durante a existência dessa harmônica acima do limite ajustado. 
As proteções 7UT51 e 7UT61 possuem filtros de harmônicas para detecção de 2ª. 
harmônica para o processo de bloqueio, havendo condição também de se efetuar 
“bloqueio cruzado” se assim desejado. 
3.1.6 Sobrefluxo no núcleo do transformador devido a sobretensão 
Quando, por motivos operacionais, um transformador de potência é submetido a uma 
sobretensão, haverá saturação do seu núcleo e a corrente de magnetização (elevada) terá 
primordialmente correntes de 3ª. e 5ª. Harmônicas. 
Há relés digitais que possuem filtros de 5ª. Harmônica, com possibilidade de uso dessa 
corrente para alarme ou bloqueio. Os relés 7UT51 e 7UT61 permitem optar entre a 3ª. e a 
5ª. Harmônica. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 36 de 108
 
3.1.7 Configurações de Barras e Alternativas de uso de TC’s 
As configurações mais freqüentes para proteção diferencial de transformadores são 
mostradas nas figuras a seguir: 
87T
Relé de 02 entradas de corrente
87T
Relé de 02
entradas de
corrente
TC auxiliar externo ou
TC auxiliar “digital”
incorporado
 
Figura 3.11 – Transformador de Dois Enrolamentos 
Observe a conexão estrela aterrada para os TC’s do lado de Delta e conexão delta do lado 
de estrela aterrada do Transformador de Potência. Para relés convencionais, a 
necessidade ou não de TC’s auxiliares dependerá das relações de transformação dos TC’s 
principais. 
Para relés eletromecânicos esses TC’s auxiliares externos são sempre necessários. Para 
relés digitais, essa função é feita digitalmente, com a vantagem de reduzir erro de relação 
de transformação do dispositivo físico. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 37 de 108
 
87T
Relé de 03 entradas
de corrente 
Figura 3.12 – Transformador de Três Enrolamentos 
Observa-se que neste caso a proteção diferencial deve possuir três entradas de corrente. 
A soma das três correntes é que permitirá a verificação de existência de corrente 
diferencial (curto-circuito dentro da área de proteção). TC’s auxiliares não são indicados 
para uma clareza conceitual maior para a figura. 
O exemplo a seguir mostra um transformador Estrela / Triângulo alimentando um sistema 
cujo aterramento é feito por transformador Zig-Zag. A proteção diferencial, neste caso, 
engloba o transformador de aterramento: 
87T
Relé de 02
entradas de
corrente
TR Aterramento
Zig-Zag
Bloqueia
sequência Zero
Bloqueia
sequência Zero
Corrige Defasamento
(TC Aux externo ou digital embutido
na proteção)
0o 30o
30o
0o
30o
 
Figura 3.13 – Transformador Abaixador com TR de Aterramento do lado da BT. 
O exemplo a seguir mostra um caso de uso de TC’s em paralelo para uma configuração de 
barras do tipo “disjuntor e meio”: 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 38 de 108
 
87T
Relé de 03 entradas
de corrente 
Figura 3.14 – Transformador de Três Enrolamentos em configuração disjuntor e meio 
Verifica-se neste caso que há soma de correntes do lado do esquema “disjuntor e meio” 
através da conexão em paralelo dos lados secundários dos TC’s do vão. A conexão de TC’s 
em paralelo para barras “disjuntor e meio” ou em “anel” é uma prática muito comum. 
Por outro lado, quando a proteção diferencial possui mais entradas para corrente, pode-se 
fazer como na figura a seguir: 
87T
Relé de 04 entradas
de corrente 
Figura 3.15 – Transformador de Três Enrolamentos com relé de 4 entradas de corrente. 
Relés de proteção de transformadores, com função diferencial associadas a 04 entradas 
de corrente começaram a surgir recentemente. Alguns usuários especificam entradas de 
corrente separadas para os dois TC’s do lado do disjuntor e meio, pois preferem não usar 
TC’s em paralelo. 
Deve-se mencionar, entretanto, que a prática de conectar TC’s em paralelo pelo lado 
secundário é uma prática difundida em todo o mundo. Não se tem registrado, na prática, 
dificuldades quanto a este aspecto. Recomenda-se que os TC’s em paralelo tenham 
características iguais ou semelhantes. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 39 de 108
 
3.1.8 Diretrizes de Ajustes para Proteção Diferencial de Transformador 
Ajustes Básicos 
Numa proteção diferencial percentual, os seguintes ajustes básicos devem ser 
implementados pelo usuário: 
• A corrente diferencial mínima de atuação. 
o Trata-se da sensibilidade da proteção, para corrente diferencial, em ampères ou 
múltiplo da corrente nominal da proteção. 
o Devem ser levadas em consideração: 
- Diferenças resultantes de relações de transformação de TC’s e TC’s 
auxiliares, caso não compensados exatamente. 
- Erros de precisão de TC’s em correntes normais de operação do 
transformador (excitação). 
- Diferença introduzida pelo comutador de taps do transformador, em sua 
posição extrema de operação com relação ao tap médio. 
o Geralmente se ajusta para um valor superior a 10% da corrente nominal do 
transformador protegido, para relés digitais com fatores de correção digitais. 
o Para proteções que utilizam TC’s auxiliares externos, este ajuste deve ser maior. 
• A inclinação da característica percentual (“slope”). 
o Trata-se do valor percentual da corrente diferencial em função da corrente de 
restrição, acima do qual há operação do relé ou da função. 
o Devem ser levadas em consideração: 
- Para proteções eletromecânicas ou estáticas, considerar os erros de relação 
de TC’s e TC’s auxiliares, equipamentos esses que nunca acomodam 
exatamente as correntes comparadas. 
- Erros de precisão de TC’s para altas correntes (que pode chegar a 10% , 
para cada conjunto de TC’s e TC’s auxiliares externos, dependendo da 
especificação dos TC’s aplicados. Ver classe de precisão dos TC’s). 
- Diferença introduzida pelo comutador de taps do transformador, na sua 
posição extrema com relação ao tap central. 
- Saturação de TC’s para condições extremas de corrente, o que depende das 
características dos TC’s empregados e o nível de curto-circuito no local. 
Assim sendo, nem sempre esse fator precisa ser levado em consideração, ou 
eventualmente, pode ser ajustado para uma condição com pequena 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 40 de 108
 
saturação. Para relés digitais, há fórmulas na documentação técnica da 
proteção que permitem estimar a possibilidade de saturação. 
NOTA: As proteções 7UT51 e 7UT61 possuem circuitos detectores de 
saturação que alteram dinamicamente a característica percentual, fazendo 
com que haja estabilidade da proteção mesmo com saturação de TC. 
o Para proteções eletromecânicas ou estáticas do passado, a inclinação 
(percentual) ajustada é, geralmente, única para toda faixa de correntes superior à 
corrente mínima diferencial. Em transformadores ou bancos de transformadores 
ou autotransformadores de transmissão, um ajuste na faixa de 40 a 50% tem sido 
satisfatório. 
o Para modernos relés digitais, há possibilidadede ajuste percentual menor para 
uma faixa inferior e um ajuste percentual maior para faixas de corrente 
superiores. Para o slope 1 (faixa inferior), um ajuste entre 20 e 30% tem sido 
executado. Para o slope 2 (faixa superior), um ajuste entre 30 e 50% tem sido 
executado. 
Aspectos a Considerar 
o Relações de TC’s Auxiliares ou Fatores de Compensação 
Proteções Eletromecânicas ou Estáticas 
Para essas proteções podem existir TC’s auxiliares para acomodar as correntes 
secundárias dos lados de AT e/ou BT (módulo e ângulo) no sentido de torná-las 
aproximadamente iguais para o relé, na relação de transformação nominal (tap 
central do comutador de taps). Mesmo assim podem subsistir erros percentuais 
relativos entre essas correntes. 
Relações: Escolher relações e conexões de TC’s auxiliares para que se tenha 
correção de módulos e ângulos das correntes secundárias provenientes dos TC’s 
principais, visando torná-los iguais (na medida do possível) para o relé. 
Nota: Atentar para as conexões (delta – estrela ou estrela – delta ou estrela – 
estrela) que dependem das conexões do transformador protegido. 
Proteções Numéricas Digitais 
Em algumas dessas proteções existem recursos que aplicam fatores de correção 
(“TC’s digitais”) para a acomodação das correntes secundárias dos lados de AT 
e/ou BT (módulo e ângulo) no sentido de torná-las iguais para o relé (mesma 
base), na relação de transformação nominal (tap central do comutador de taps). 
Geralmente, o erro percentual que subsiste é pequeno. 
Outras efetuam automaticamente a correção de módulos e ângulos, uma vez 
informados os dados da instalação (TC’s, conexões, relações, etc.). As proteções 
7UT51 e 7UT61 se enquadram neste caso. 
Relações: Escolher relações e conexões “digitais” (recurso que depende do 
modelo da proteção) para que se tenha correção de módulos e ângulos das 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 41 de 108
 
correntes secundárias provenientes dos TC’s principais, visando torná-los iguais 
para o relé. 
o Erros introduzidos pelas relações escolhidas de TC’s + TC’s auxiliares (ou Fatores 
de Correção) e pelo Comutador de Taps do transformador 
Pode-se esperar um erro da ordem de 10% da corrente nominal do transformador. 
o Erros de Precisão de TC’s 
Considerar os seguintes critérios para estimativa de erro de precisão de TC’s de 
proteção: 
Para o Conjunto de TC’s de cada Lado do Transformador 
Faixa de 
Corrente 
Sem TC’s Auxiliares (físicos) Com TC’s Auxiliares (físicos) 
Condição de 
Curto-Circuito. 
Superior à 3 x I 
Nominal do TC 
10% 
mesmo para 2 TC’s em paralelo 
no esquema disjuntor e meio 
20% 
mesmo para 2 TC’s em paralelo 
no esquema disjuntor e meio 
Em torno da 
Nominal do TC 
2% 
mesmo para 2 TC’s em paralelo 
no esquema disjuntor e meio 
4% 
mesmo para 2 TC’s em paralelo 
no esquema disjuntor e meio 
 
Outros Ajustes 
• Bloqueio ou Restrição para Corrente de Magnetização Transitória. 
Trata-se do valor percentual de uma corrente harmônica (2ª. ou 4ª. ) que caracterize a 
existência da magnetização transitória para a proteção. Nos relés 7UT a segunda 
harmônica é utilizada no caso de transformadores. 
• Bloqueio para Corrente de Magnetização por Sobrefluxo. 
Trata-se do valor percentual de uma corrente harmônica (3ª. ou 5ª.) que caracterize a 
existência de sobrefluxo no núcleo, com chance de atuação errônea da proteção. 
• Alarme ou Trip para Condição de Sobre-Fluxo. 
Trata-se do valor percentual de uma corrente harmônica (5ª.) ou valor de V/Hz (função 
24), que caracterize a existência de sobrefluxo devido a sobretensão. 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 42 de 108
 
3.2 FUNÇÃO TERRA RESTRITA 
3.2.1 Finalidade e Enfoque 
Uma proteção diferencial para detecção de curtos-circuitos à terra na área protegida, que 
mede apenas as correntes residuais ou de neutro dos circuitos dos TC’s (correspondentes 
às correntes de terra), referentes a um enrolamento (estrela aterrada) de transformador, 
chama-se Proteção Diferencial Restrita de Terra (“REF – Restricted Earth Fault”). 
É utilizado, geralmente, quando se deseja maior sensibilidade para curtos à terra no 
enrolamento, como uma proteção adicional à proteção diferencial para todos os tipos de 
curto-circuito 
Modernas proteções diferenciais de tecnologia digital apresentam, quase sempre, 
elementos REF para proteção de enrolamentos do tipo estrela-aterrada de 
transformadores de potência, que podem ser utilizadas ou não a critério do usuário. Deve-
ser observar que o uso dessa função exige TC’s no lado do neutro do enrolamento estrela 
aterrada, ou um TC no próprio neutro (aterramento). As proteções 7UT51 e 7UT61 
apresentam entradas de corrente (I7) que permitem efetuar a função REF. 
3.2.2 Conexões e Polaridades 
Geralmente é aplicada a um enrolamento de transformador, desde que seja enrolamento 
estrela – aterrada. A figura a seguir mostra um caso típico para um transformador triângulo 
/ estrela: 
a
b
c
a
b
c
Tranformador de Potência TC's Lado B
TC Neutro
87
REF
 
Figura 3.16– Proteção Terra Restrita (REF) típica – Tecnologia convencional 
O esquema acima mostra um caso tradicional de relé eletromecânico ou estático. Para 
relés digitais, podem existir as seguintes alternativas: 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 43 de 108
 
a
b
c
a
b
c
Tranformador de Potência TC's Lado B
TC Neutro
REF
 
Figura 3.17– Proteção Terra Restrita (REF) – Conexão para relé digital 1 
Em alguns relés, a somatória das correntes dos TC’s para se obter a corrente residual se 
faz digitalmente, como na figura a seguir: 
a
b
c
a
b
c
Tranformador de Potência TC's Lado B
TC Neutro
REF
 
Figura 3.18– Proteção Terra Restrita (REF) – Conexão para relé digital 2 
Podem ser aplicadas a autotransformador, devendo-se tomar o cuidado de somar todas as 
correntes de terra referentes ao conjunto de enrolamentos supervisionado (considerado 
como um nó de Kirschoff). A figura a seguir ilustra o mencionado: 
a
b
c
Auto-Tranformador
REF
 
Figura 3.19– Proteção Terra Restrita (REF) Convencional – Conexão para Autotransformador 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 44 de 108
 
Para um transformador com transformador de aterramento Zig-Zag, também pode-se 
configurar uma proteção REF, englobando o Zig-Zag, como mostrado na figura a seguir: 
a b c
a b c
i0 i0i0
3i0
3i0
i0
3i0
i0
i0
i0
87N
TR Zig-Zag
de
Aterramento
Secundário
TR Abaixador
- Triângulo
 
Figura 3.20– Proteção Terra Restrita (REF) – Envolvendo transformador de aterramento 
 
Para as proteções Siemens 7UT51 e 7UT61, os seguintes esquemas de conexão para a 
função REF, entre outras, podem ser feitas: 
 
Figura 3.21– Proteção Terra Restrita (REF) para enrolamento estrela aterrada nos relés da série 7UT 
(entrada I7) 
 
 
PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA E CABINES Funções de Proteção 45 de 108
 
 
Figura 3.22 – Proteção Terra Restrita (REF) para Autotransformador nos relés da série 7UT (entrada I7) 
3.2.3 Princípios Utilizados 
Dependendo do modelo e fabricante da proteção, diversos métodos existem para a 
determinação da localização da falta, se dentro ou fora da área protegida. 
Princípio de Alta Impedância 
Neste método, a corrente diferencial resultante do circuito de terra é medida através de 
uma proteção de alta impedância. As figuras 2.24 e 2.27 ilustram o mencionado, desde 
que “REF” seja circuito de alta impedância. 
Princípio Direcional associado a princípio percentual e supervisão de ângulo 
Este princípio é implementado nas